|
|
Studium plazmochemické redukce korozních vrstev na mědi
Šimšová, Tereza ; Selucká, Alena (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Předmětem této diplomové práce je studium plazmochemické redukce korozních vrstev na mědi. Proces je založen na použití nízkotlakého vodíkového RF plazmatu, ve kterém jsou vzorky ošetřovány po dobu několik hodin. Pro zkoumání procesu byly připraveny čtyři sady vzorků v různých korozních prostředích. První dvě korozní prostředí tvořily páry HCl a octanu amonného, jimž byly vzorky vystaveny po dobu jednoho týdne. Druhé dvě sady vzorků byly připraveny smočením v HNO3 a H2SO4. Provedená EDX analýza potvrdila vizuální hodnocení složení korozních vrstev, které obsahovaly chloridy, dusičnany a sírany mědi. Vzorky vystavené působení octanu amonného nevykázaly žádnou korozi, a proto nebyly dále zpracovávány. Ke zjištění reakcí probíhajících ve vodíkovém RF výboji byla použita optická emisní spektroskopie. Nejdříve je realizováno měření spekter samotného plazmatu v kontinuálním a pulsním režimu, neboť experimentální zařízení bylo zcela nově postaveno. Ve spektru byly identifikovány atomární čáry vodíku. Intenzita těchto čar a celková intenzita spektra v intervalu 300 – 700 nm byly měřena v závislosti na průtoku vodíku, výkonu a činiteli využití. Poté přišlo na řadu vlastní ošetření měděných korodovaných vzorků za různých podmínek, obvykle při tlaku 170 Pa, výkonu RF generátoru 200 W a průtoku vodíku 10,2 ml/min. K monitorování celého procesu plazmochemického ošetření bylo použito sledování integrální spektrální intenzity OH radikálu v rozmezí 305 – 330 nm. Experimentální výsledky ukázaly, že intenzity OH radikálu silně závisí na druhu koroze i na režimu ošetření. Redukce korozních vrstev ošetřovaných v pulsním režimu není tak uspokojivá jako v kontinuálním režimu kvůli nižší teplotě v reaktoru a menší celkové energii dodané během procesu. Během redukce v kontinuálním režimu bylo pozorováno k odprašování vzorku. To znamená, že korozní vrstva byla úspěšně odstraněna, ale proces nebyl včas ukončen. Bude tedy nutné, pokusit se navrhnout ještě nějaký další monitorovací postup kromě sledování intenzit OH radikálu, aby se redukce zastavila dřív, než dojde k odprašování materiálu vzorku. Získané výsledky představují první krok v rámci širšího výzkumu použití plazmochemického ošetření na měděné archeologických předměty.
|
|
|
Studium rozkladu těkavých uhlovodíků v nerovnovážném plazmatu povrchového výboje za atmosférického tlaku
Věrná, Jana ; Rašková, Zuzana (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Cílem této diplomové práce bylo studium povrchového plazmatického výboje a jeho možné aplikace v oblasti rozkladu těkavých organických látek (VOC). Úvodem se práce zabývá problematikou těkavých organických látek, vymezením pojmu VOC a shrnutím nejdůležitějších zdrojů emisí VOC a možných technik pro jejich eliminaci. Práce upozorňuje na důležité negativní vlivy VOC jak na lidský organismus, tak na celé životní prostředí. Problematika povrchového výboje a jeho možné aplikace v různých oborech je známa teprve pár let, proto bylo prvním důležitým úkolem sestavení vlastního reaktoru. Plazmový reaktor se skládal z elektrody, která byla tvořena řadou kovových pásků vzájemně oddělených dielektrickou vrstvou. Na povrchu elektrody byl distribuován a regulován výboj. Z důvodů technických omezení byl celý experiment limitován dobou 1 minuty. Experimentální část je zaměřena na popis reaktoru pro povrchový výboj a ostatních prvků aparatury, ve které byl prováděn rozklad VOC. Jako nosný plyn byl použit dusík, který se před vstupem do reaktoru míchal se vzduchem. Látky vzniklé rozkladem byly odebírány pro následnou analýzu. Produkty rozkladu byly zachyceny na SPME vlákna nebo sorpční trubičky. Analýza produktů probíhala v plynovém chromatografu s hmotnostním spektrometrem. Produkty rozkladu, se také analyzovaly pomocí přístroje Testo 350 M/XL. Přístroj poskytl informace o koncentracích malých molekul CO, H2, NO, NO2, CxHy. Jako modelové látky byly použity hexan, cyklohexan a xylen. Analýzou v GC-MS se získal přehled produktů rozkladu hexanu, cyklohexanu a xylenu. Produkty rozkladu byly především různé alkoholy, ketony, aldehydy a sloučeniny benzenu. Přístrojem Testo 350 M/XL nebyla prokázána přítomnost CxHy, pouze velkého množství NO2. Práce se dále zaměřuje na možné vlivy, které by mohly ovlivnit rozklad látek, jako především velikost výkonu nebo vliv změny průtoku kyslíku. Bylo zjištěno, že se zvyšujícím se výkonem klesá účinnost rozkladu. Účinnost rozkladu hexanu byla při nejmenším výkonu 87 %. Poslední část práce se zabývá diagnostikou plazmatu generovaného ve formě povrchového výboje. Záření vystupující z plazmatu bylo vyhodnoceno pomocí optické emisní spektroskopie. Touto metodou lze stanovit některé důležité parametry výboje, např. vibrační a rotační teplotu. Hodnota rotační teploty byla stanovena na 840±80 K a vibrační teplota na 1880±140 K. Zjištěné výsledky lze použít jako základ pro další, rozšířené studium rozkladu VOC v povrchovém výboji.
|
|
|
Studium chemických procesů v atmosféře Titanu
Klohnová, Karolína ; Grossmannová, Hana (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá studiem chemických procesů v atmosféře Titanu simulované v laboratorních podmínkách. Abnormální doutnavý výboj jako předstupeň pro klouzavý obloukový výboj byl použit pro vygenerování plazmatu ve směsi dusík-metan, která odpovídá složení atmosféry Titanu. Jako základní diagnostická metoda plazmatu posloužila optická emisní spektrometrie. Teoretická část práce stručně popisuje historii studia atmosféry Titanu včetně posledních dosažených výsledků z průzkumu meziplanetární sondou. Dále jsou uvedeny základní vlastnosti plazmatu včetně jeho diagnostiky. Jednotlivé komponenty stanovené v atmosféře Titanu jsou molekuly N2, CH4, H2, stejně jako řada uhlovodíků s nižší hmotností včetně HCN, C2H2 a C2H4, rovněž byly nalezeny i stopy některých vyšších uhlovodíků a aminokyselin. Zvolená elektrodová konfigurace odpovídala klouzavému elektrickému obloukovému výboji s mezielektrodovou vzdáleností 2 mm, na elektrody bylo přiloženo vysoké napětí s výkonem do 300 W. Plazma bylo vygenerováno za atmosférického tlaku ve směsi dusík - methan (0,5 - 2,5% metanu). Oba plyny byly použity s čistotu až 99,999%, a celá aparatura byla před měřením evakuovány pro potlačení stopových příměsí kyslíku. Optická emisní spektra byla získána v závislosti na dodávaném výkonu a složení plynné směsi. Ve spektrech se podařilo identifikovat molekulární pásy dusíku a radikálu CN, stejně jako atomové čáry vodíku a uhlíku. Vibrační teploty 2300 - 8000 K byly stanoveny ze spekter N2, N2+, CN a C2. Rotační teploty vypočtené z pásů 0-0 druhého pozitivního systému dusíku a CN se pohybovaly v intervalu 1200 - 4800 K v závislosti na experimentálních podmínkách. Výsledky byly využity v článku odeslaném do mezinárodního časopisu. Získané poznatky mohou být použity jako základ pro budoucí studium atmosféry Titanu i s využitím jiných elektrických výbojů.
|
|
|
Charakterizace plazmatu pro vytváření tenkých organokřemíkových vrstev z hexamethyldisiloxanu
Blahová, Lucie ; Mazánková, Věra (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Tématem této bakalářské práce je diagnostika plazmatu pro tvorbu tenkých vrstev na bázi organokřemičitanů. Jako prekurzor pro plazmovou depozici byl použit hexamethyldisiloxan za přítomnosti kyslíku a diagnostika byla prováděna pomocí optické emisní spektroskopie. V teoretické části práce jsou shrnuty základní vlastnosti plazmatu, procesy probíhající při plazmové polymeraci a depozici, dále je přiblížena problematika tenkých vrstev a jejich využití při povrchové úpravě materiálů. Poměrně velká část je věnována specifikaci fyzikálně-chemické podstaty použité analytické metody, tj. optické emisní spektroskopie. Nakonec jsou popsány principy využívané pro výpočet rotační, vibrační a elektronové teploty plazmatu. Vlastní depozice probíhala jak v kontinuálním, tak i v pulzním režimu radiofrekvenčně buzeného kapacitně vázaného výboje plazmatu ve zvonovém reaktoru. Byl zkoumán vliv průtoku monomeru, výkonu plazmatu a velikosti střídy na depoziční proces. V jednotlivých spektrech byly identifikovány atomární čáry vodíku Balmerovy série, dále atomární čára kyslíku a molekulové pásy CO, které byly určeny jako Angstromův systém a 3. pozitivní systém. V případě těchto identifikovaných fragmentů byla zjišťována jejich intenzita v závislosti na obsahu monomeru ve směsi, výkonu plazmatu a střídě. Z relativních intenzit atomárních čar vodíků Balmerovy série byla vypočítána elektronová teplota plazmatu. Rotační ani vibrační teplotu nebylo možné určit, protože se ve spektrech nenacházely žádné vhodné fragmenty pro jejich stanovení. Na základě výše uvedených poznatků bylo určeno částečné složení plazmatu a některé jeho vlastnosti. Předmětem následujícího zkoumání bude stanovení přesného složení vzniklé tenké vrstvy a vyšetření dalších charakteristik plazmatu. Plazmová depozice je ovlivňována celou řadou faktorů a hledání jejich optimální kombinace pro co nejefektivnější depoziční proces je naším cílem do budoucna.
|
|
|
Odstraňování korozních vrstev v nízkotlakém plazmatu
Kujawa, Adam ; Grossmannová, Hana (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Cílem této bakalářské práce bylo studování plazmochemické redukce korozních vrstev na měděném povrchu. K tomuto účelu byly připraveny dvě sady měděných vzorků, které byly ponechány ve dvou korozních prostředích po dobu jednoho týdne. První koroze byla způsobena kyselinou dusičnou a druhá kyselinou sírovou. Takto uměle zkorodované vzorky byly připraveny k plazmochemickému ošetření. Plazmochemické redukce probíhaly v nízkoteplotním, neizotermickém, nízkotlakém, vysokofrekvenčně buzeném vodíkovém plazmatu na Chemické Fakultě VUT v Brně. Výboj mohl být generován v kontinuálním nebo pulzním režimu výboje s proměnlivou střídou. Pro monitorování redukčního procesu byla využívána optická emisní spektroskopie. V 1 až 10 minutových intervalech byla snímána spektra záření emitovaného výbojem pomocí optického spektrometru. Objektem našeho zájmu v zaznamenaném spektru bylo záření OH radikálů s vlnovou délkou v rozmezí 305 – 330 nm, které byly produktem redukčních reakcí vodíkových radikálů s oxidovanou korozní vrstvou. Ze spekter OH radikálu byla rovněž stanovena rotační teplota plazmatu v závislosti na podmínkách výboje. Získané výsledky přispějí k lepšímu poznání této metody používané pro ošetřování a konzervaci zkorodovaných povrchů archeologických artefaktů a umožní následně její šetrnější aplikaci na měděné historické objekty.
|
|
|
Diagnostika plazmatu během depozice organosilikonových vrstev
Jakobová, Martina ; Dvořák,, Pavel (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Tématem této bakalářské práce je diagnostika plazmatu během depozice tenkých organosilikonových vrstev. Jako monomer byl použit hexamethyldisiloxan (HMDSO), diagnostickou metodou byla emisní spektroskopie plazmatu. V teoretické části je popsáno plazma a jeho nejdůležitější vlastnosti. Dále je pozornost věnována procesům plazmochemické depozice tenkých vrstev, jejich využití a vlastností. Nakonec jsou uvedeny základy emisní spektroskopie a principy výpočtů vibračních, rotačních a elektronových teplot v plazmatu. Vlastní depozice probíhala jak v pulzním tak i v kontinuálním režimu RF výboje za sníženého tlaku 60 Pa. Kromě depozice v čistém HMDSO byly realizovány i depozice s HMDSO s přídavkem 10 a 25 % kyslíku. Měření probíhalo v rozmezích vlnových délek 320 až 780 nm. V získaných spektrech byly identifikovány jednotlivé čáry atomárního vodíku H-alfa a H-beta, také molekulové pásy CO přechody 0-0, 0-1, 0-2, 0-3 a druhého pozitivního systému N2 přechody 0-0, 0-1. U depozice s přidáním kyslíku byla také identifikována spektrální čára atomárního O. Ze spekter byly vytvořeny grafy, vyjadřující závislost intenzity na výkonu dodávaném do plazmatu. Z atomárních čar vodíku byla zjištěna elektronová teplota, která se pohybovala v rozmezí 2700 - 5500 K v závislosti na depozičních podmínkách. Vibrační ani rotační teplotu nebylo možné stanovit, neboť se pro detekované částice nepodařilo nalézt nezbytné molekulární konstanty. Na základě zjištěných výsledků bylo možno částečně určit složení plazmatu a stanovit některé jeho vlastnosti. Výsledky ukazují, že složení i dodávaná energie významně ovlivňují plazma jako takové a do budoucna bude třeba věnovat pozornost tomu, jak tyto parametry ovlivňují vlastnosti vytvářených tenkých vrstev.
|
|
|
Optická emisní spektroskopie dohasínajícího dusíkového plazmatu se stopovou příměsí kovů
Bocková, Ivana ; Mazánková, Věra (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá optickou emisní spektroskopií dohasínajícího dusíkového plazmatu se stopovou příměsí kovů. Zkoumaným vzorkem zaváděným do nízkoteplotního plazmatu byl zinek a chlorid cíničitý. Jako diagnostická metoda byla zvolena optická emisní spektroskopie, jako jedna z nejjednodušších metod diagnostiky plazmatu. Teoretická část je zaměřena na informace o plazmatu a procesech v něm probíhajících. Rovněž je diskutována problematika dohasínajícího plazmatu a optické emisní spektroskopie. Samotné měření je provedeno v proudícím režimu využívajícího stejnosměrného doutnavého výboje za sníženého tlaku. Intenzity vybraných dusíkových pásů a atomárních čar jsou pozorovány v závislosti na příměsi kovu. Byl navržen jednoduchý mechanismus vysvětlující pozorované závislosti. Jsou ukázány možné mechanismy excitace atomů během dohasínání.
|
|
|
Studium plazmochemické redukce korozních vrstev na mosazi
Řádková, Lucie ; Selucká, Alena (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Hlavním tématem této bakalářské práce je plazmochemické ošetření archeologickým artefaktů, především plazmochemické ošetření korozních vrstev mosazi. Pro tento proces bylo použito nízkotlaké, nízkoteplotní vodíkové plazma. Technologie je v současnosti využívána zejména pro železné a stříbrné předměty, ovšem ani pro ně nejsou nalezeny optimální podmínky. Odstraňování koroze u předmětů z barevných kovů je pak zcela v počátcích. Byly připraveny dvě sady vzorků v různých korozních prostředích. Prvním prostředím byly nasycené páry HCl, vzorky byly v tomto prostředí po dobu jednoho měsíce, korozní vrstvy byly oranžovo-hnědé. Druhá sada byla připravena v roztoku amoniaku, vzorky byly v tomto prostředí jeden den, korozní vrstvy byly modré. Plazma bylo generováno kontinuálně při různých výkonech generátoru. Experimenty probíhaly při tlaku 100 Pa a průtoku vodíku 50 sccm. Výkon generátoru byl volen v rozsahu 50 – 200 W a ošetření trvalo 70 – 140 minut. Změny, ke kterým docházelo v důsledku plazmochemických reakcí, byly pozorovány optickou emisní spektroskopií. Redukční děj byl monitorován pomocí integrální intenzity OH pásu. Spektrální intenzita spektrometru byla volena v rozsahu 290 – 330 nm. Po plazmochemickém ošetření bylo obtížné odstranit korozní vrstvy HCl, ale odstranění korozních vrstev amoniaku bylo snadné. To bylo způsobené typem korozního procesu (korodované vrstvy byly ovlivněny dobou korozního procesu). Tato bakalářská práce slouží k počátečnímu studiu chování korozních vrstev mosazi při plazmochemickém ošetření. V budoucnu by mohlo být ošetření v plazmatu použito pro ošetření skutečných archeologických artefaktů.
|
|
|
Studium procesů během depozice tenkých organosilikonových vrstev
Flamíková, Kristýna ; Rašková, Zuzana (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Tématem bakalářské je diagnostika plazmatu užívaného pro depozice tenkých vrstev na bázi organo-křemíkových sloučenin. Jako monomer byl využit tetravinylsilan (TVS), diagnostickou metodou byla optická emisní spektroskopie. V teoretické části jsou uvedeny základy optické emisní spektroskopie a základy výpočtu rotační, vibrační teploty a elektronové teploty plazmatu. Vlastní depozice probíhala v pulzním režimu s aktivním výbojem v poměru 1:4 až po 1:499. K čistému TVS bylo postupně přidáváno 10, 40 a 80% kyslíku, celkový průtok směsi činil vždy 0,5 sccm. V jednotlivých spektrech byly identifikovány čáry atomárního vodíku a celá řada rotačních čar odpovídajících molekule vodíku. Dále se podařilo ve spektrech identifikovat molekulární pásy SiH, CH a C2. Během depozice s přidáním kyslíku byly navíc identifikovány atomární čáry kyslíku a kontinuální záření s maximem okolo 550 nm. Z rotačních čar pásu 0-0 molekuly CH byla stanovena rotační teplota, která se pohybovala v rozmezí 1700 - 2100 K. Z atomárních čar vodíku byla stanovena teplota elektronů okolo 1800 K. Na základě zjištěných výsledků se podařilo částečně určit složení plazmatu a byly získány i některé jeho základní charakteristiky.
|
|
| |
host ::
RSS.